建筑金属材料doc第2章建筑金属材料.doc

--------------------------校验:_____________--------------------------日期:_____________建筑金属材料doc第2章建筑金属材料第2章建筑金属材料材料综合选用本章学习指导本章共6个知识点。本章的教学目标是:⑴了解建筑钢材的微观结构及其与性质的关系;⑵熟练掌握建筑钢材的力学性能(包括强度、弹性及塑性变形,耐疲劳性)的意义,测定方法及影响因素;⑶熟悉建筑钢材的强化机理及强化方法;⑷掌握土木工程中常用的建筑钢材的分类及其选用原则。本章的难点是钢材的塑性、韧性、耐疲劳性,以及微量组分对钢材性能的影响。建议在学习中需联系钢材的组成结构分析其性能,来理解其应用。还需说明的是,除钢材外,铝合金近年迅速发展,对其在土木工程中的应用亦应有所了解。广州海珠桥的钢材广州海珠桥已经“年逾七旬”,但其使用的钢材预计已有百年历史。2004年,提供建造海珠桥钢材的英国企业向广州市政部门发来传真,提醒有关部门注意,这些钢材是从当时英国的一座旧钢桥上拆卸下来的,所以就其寿命计算,海珠桥使用的钢材预计已有百年历史,已经进入疲劳期,继续使用则需进行疲劳强度的测试,并根据测试结果进行加固等。。%的铁碳合金称为钢。%的铁碳合金称为生铁。(杂质含量):含碳量<% 中碳钢:%~% 高碳钢:含碳量>%:合金元素总含量<% 中合金钢:%~10% 高合金钢:合金元素总含量>10%建筑工程中,钢结构用钢和钢筋混凝土结构用钢,主要使用非合金钢中的低碳钢,及低合金钢加工成的产品。合金钢亦有少量应用。(杂质含量):含硫量≤%;含磷量≤%。:含硫量≤%;含磷量≤%。:含硫量≤%;含磷量≤%。:含硫量≤%;含磷量≤%。,钢液中还有较多金属氧化物,浇铸钢锭后钢液冷却到一定的温度,其中的碳会与金属氧化物发生反应,生成大量一氧化碳气体外逸,引起钢液激烈沸腾。这种钢材称为沸腾钢,其代号为“F”。其冲击韧性和可焊性较差。,钢液中金属氧化物很少,在浇铸钢锭时钢液会平静地冷却凝固,这种钢称为镇静钢,其代号为“Z”。,其代号为“b”。,故称为特殊镇静钢,代号为“TZ”。特殊镇静钢的质量最好,适用于特别重要的结构工程。(图A)与镇静钢(图B)两钢锭的纵剖面,请观察其结构差别,讨论其性能差异。从图中可见,沸腾钢的气泡明显多于镇静钢,沸腾钢是脱氧不完全的钢,浇铸后在钢液冷却时有大量一氧化碳气体外逸,引起钢液剧烈沸腾。沸腾钢内部杂质和夹杂物多,化学成分和力学性能不够均匀、强度低、冲击韧性和可焊性差,但生产成本低,可用于一般建筑结构。而镇静钢是指在浇铸时,钢液平静地冷却凝固,基本无一氧化碳气体产生,是脱氧较完全的钢。钢质均匀密实,品质好,但成本高。镇静钢可用于承受冲击荷载的重要结构。此外,还有比镇静钢脱氧程度还要充分彻底的钢,其质量最好,称特殊镇静钢,其使用于特别重要的结构工程。脱氧程度与质量介于镇静钢和沸腾钢之间的钢,称为半镇静钢,其质量较好。,使用一段时间后,屋架坍塌。首先是因为钢材的选用不当,中碳钢的塑性和韧性比低碳钢差;其次是焊接性能较差,焊接时钢材局部温度高,形成了热影响区,其塑性及韧性下降较多,较易产生裂纹。建筑上常用的主要钢种是普通碳素钢中的低碳钢和合金钢中的低合金高强度结构钢。,材料抵抗变形和断裂的能力称为强度。测定钢材强度的主要方法是拉伸试验,钢材受拉时,在产生应力的同时,相应地产生应变。应力和应变的关系反映钢材的主要力学特征。从图低碳钢的应力-应变关系中可看出,低碳钢从受拉到被拉断,经历了四个阶段:弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和颈缩阶段。每个阶段的特点详见动画演示。。钢材的冲击韧性试验是将标准弯